太阳能自动跟踪装置控制系统设计

本科生毕业论文题目太阳能自动跟踪装置控制系统设计系别机械交通学院班级机制122姓名李鹏万学号123731214答辩时间2016年5月新疆农业大学机械交通学院目录摘要................................................................11设计研究背景及意义................................................32主要研究内容......................................................32.1系统的设计目标..............................................32.2设计的主要内容..............................................33系统的总体设计....................................................43.1太阳自动跟踪方式的确定......................................43.2本设计的设计思想............................................44太阳能充电控制器的设计............................................54.1太阳能电池的选型............................................54.2蓄电池的选型................................................74.2.1铅酸蓄电池基本概念.....................................74.2.2本系统蓄电池的选型.....................................84.3太阳能充电控制器的设计......................................84.3.1UC3906芯片的介绍......................................94.3.2BUCK电路的设计........................................94.4充电控制器外围电路设计.....................................115跟踪系统传感器检测装置的设计.....................................135.1阴天检测装置的设计.........................................135.2白天黑夜检测装置...........................................145.3太阳位置传感器的介绍.......................................155.3.1传感器检测部分的设计..................................155.3.2光敏二极管的介绍......................................175.3.3LM324芯片的介绍......................................176视日运动轨迹模块设计.............................................186.1太阳赤纬角的计算...........................................186.2太阳高度角的计算...........................................186.3太阳方位角的计算...........................................186.4日出日落时间计算...........................................197执行器件的选型...................................................197.1步进电机的选型.............................................197.2步进电机驱动器的选型.......................................207.3执行器件的连接方式.........................................218控制系统的设计...................................................218.1单片机电源模块的设计.......................................228.2驱动器电源模块的设计.......................................238.2.1GS3660芯片介绍.......................................238.2.2Boost电路基本拓扑设计................................258.2.3驱动器电源模块的硬件设计..............................268.3单片机硬件系统设计.........................................278.3.1单片机简介............................................278.3.2单片机的特点..........................................278.3.3AT89C51单片机的特性..................................288.4单片机软件系统的设计.......................................288.4.1主程序的设计..........................................288.4.2光电追踪模块..........................................308.4.3视日跟踪模块..........................................309结论.............................................................31参考文献：.........................................................33谢辞.............................................................34附录.............................................................351太阳能自动跟踪装置控制系统的设计李鹏万指导老师：杨宛章、张静摘要：太阳能作为一种新型清洁能源，受到了世界各国的广泛重视。现阶段影响太阳能普及的主要原因是太阳能电池的成木较高而光电转化效率却较低。因此，如何提高太阳能利用效率是太阳能行业发展的关键问题。在国内，大多数太阳能电池阵列都是固定安装的，无法保证太阳光实时垂直照射，导致太阳能资源不能得到充分利用。自动太阳跟踪控制系统在跟踪太阳旋转的情况下可接收到更多的太阳辐射能量，从而提高太阳能电池板的输出功率，该技术在各种太阳跟踪装置中可以广泛应用。整个系统不需要任何外部电源供电，完全依靠自身太阳能电池板发电供电。在光线充足的天气条件下，系统保证太阳能电池自动跟踪太阳旋转并始终保持太阳光垂直照射在太阳能电池的表面，以提高太阳能电池的发电效率。系统带有光电检测装置，在天气情况不佳的时候切换跟踪方式。以提高太阳的吸收效率。关键字：太阳能电池；自动跟踪；太阳位置传感器；光电检测2DesignofcontrolsystemforsolarautomatictrackingdevicLiPengwanInstructor:YangWanzhang、ZhangJingAbstract:Solarenergyasanewtypeofcleanenergy,receivedwideattentionofallovertheworld,themainreasonforthestageofthepopularizationofsolarenergyissolarcellsintowoodhigherandphotoelectricconversionefficiencyislow.Therefore,howtoimprovetheutilizationefficiencyofsolarenergyisthekeyproblemofthesolarenergyindustrydevelopment.InChina,mostofthesolarcellarrayisfixed,thereisnoguaranteethatthesunlightofreal-timeverticalirradiation,resultinginsolarenergyresourcescannotbefullyutilized.Automaticsuntrackingcontrolsystemintrackingsolarrotationcanreceivemoresolarradiationenergy,soastoimprovetheoutputpowerofthesolarbatteryboard,theTechnologycanbewidelyusedinvarioussolartrackingdevices.Thesystemdoesnotrequireanyexternalpowersources,completelyrelyontheirownsolarpanelsforelectricitypowersupply.Inthesunnyweatherconditions,thesystemtoensurethatthesolarautomatictrackingsolarrotationandkeepperpendicularirradiationofthesunlightonthesolarcellsurfaceandtoimprovetheefficiencyofthesolarcellpowergeneration.Systemwithphotoelectricdetectiondevice,inpoorweatherconditionswhenswitchingtrackingmode.Inordertoimprovetheabsorptionefficiencyofthesun.Keywords:solarcell;automatictracking;solarpositionsensor;Photoelectricdetection31设计研究背景及意义在能源消耗量越来越大，传统能源日益枯竭的今天，人类对于新能源的渴求变得越来越强烈。寻找一种可再生并且环保的新能源来满足社会经济发展的需要成为世界范围关注的核心问题。太阳能受到了世界各国广泛重视的主要原因为太阳能是一种新型的清洁能源，并且取之不尽用之不竭。当今世界位于“阳光地带”的国家人口数量占世界总人口数量的75%，这些人口拥有全球40%的电力需求。此外，预计在将来的20年时间里，全球大约80%的电力能源需求将来源于“阳光地带”地区。因此这些地区和国际的光伏能源具有得天独厚的竞争潜力。欧洲光伏协会(EPIA)预计太阳能将在2020年前成为世界范围的主流能源，并在2030年前成为主要的电力来源[1]。由此可见，光伏产业在未来拥有非常广阔的应用前